极地半潜式海洋平台在不同环境载荷下的动态响应分析 被引量：1

1

作者 张奥博 闯振菊 +3 位作者 刘社文 李春郑 季顺迎 屈衍 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期422-434,共13页

北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载... 北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。 展开更多

关键词 北极油气资源 半潜式海洋平台 波浪载荷 冰载荷 冰与结构相互作用

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砂土地基中吸力筒基础内土塞高度研究

2

作者 黄山田 王震 +2 位作者 董振强 申志超 邵亮亮 《中国海上油气》 北大核心 2025年第2期259-269,共11页

吸力筒基础在海洋工程领域应用广泛,其在沉贯过程中易出现土塞现象,影响基础的顺利安装。关于吸力筒基础在沉贯过程中土塞高度的研究,目前主要集中在黏土地基,针对砂土地基的研究相对匮乏。本研究通过有限元软件ABAQUS中VUMAT子程序,将... 吸力筒基础在海洋工程领域应用广泛,其在沉贯过程中易出现土塞现象,影响基础的顺利安装。关于吸力筒基础在沉贯过程中土塞高度的研究,目前主要集中在黏土地基,针对砂土地基的研究相对匮乏。本研究通过有限元软件ABAQUS中VUMAT子程序,将亚塑性本构嵌入耦合欧拉-拉格朗日数值模型,研究砂土地基中吸力筒沉贯过程的土塞隆起效应。首先,将本文数值模拟结果与现有模型试验及数值模拟结果对比,验证了本文方法的可靠性;进一步开展参数分析,探究吸力筒径厚比、砂土相对密度和筒-土界面摩擦系数对筒内最大土塞高度的影响;并基于数值计算,提出了砂土地基中吸力筒沉贯过程中筒内最大土塞高度的预测公式。结果表明:吸力筒径厚比和砂土相对密度是筒内最大土塞高度的主要影响因素,筒-土界面摩擦系数的影响程度较小。研究成果为吸力筒的设计和安装提供了理论依据。 展开更多

关键词 吸力筒基础 土塞高度 砂土 数值模拟 亚塑性模型 径厚比 砂土相对密度 筒-土界面摩擦系数

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海南省海上风电运维母港建设的研究

3

作者 祁雷 刘晓磊 +2 位作者 李宁 孙兆恒 刘子梁 《中国水运》 2025年第3期50-55,共6页

本文主要针对近年来国内飞速发展的海上风电装机现状导致的海上风电运维领域的短板问题,对海南省海上风电运维母港的建设问题进行了研究。首先,分析总结了国内外海上风电运维母港的现状,接着运用模糊综合评价和层次分析法从现状情况、... 本文主要针对近年来国内飞速发展的海上风电装机现状导致的海上风电运维领域的短板问题,对海南省海上风电运维母港的建设问题进行了研究。首先,分析总结了国内外海上风电运维母港的现状,接着运用模糊综合评价和层次分析法从现状情况、区位优势、水域条件、陆域条件第一层因素出发对海南省新的海上风电运维母港选址问题进行了计算,尽可能的包含地理和自然环境、国家政策等第二层因素。然后针对海上风电运维母港的特点和功能,对选出的东方市八所港进行了规划和设计。本文给出了海南省新的海上风电运维母港的设计方案。其设计方案考虑了海上风电运维母港要面对的所有服务内容,具有较高的可行性。 展开更多

关键词 海上风电 运维母港 层次分析法 八所港 规划设计

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基于ARID控制系统的固定式海洋风机纵摇控制 被引量：1

4

作者 张春巍 刘志虎 孙丽 《中国海洋平台》 2023年第4期9-17,共9页

针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇,研究采用主动转动惯量驱动系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控... 针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇,研究采用主动转动惯量驱动系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控制结构摆动的最优力矩,从而减小海洋风机的纵摇运动。基于拉格朗日原理建立海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型;采用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证,并分析系统参数(控制算法参数、转动惯量比等)对控制效果的影响规律;设计海洋风机-ARID控制系统的振动台试验,设置多种载荷激励形式,验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟和试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性,表明ARID控制系统对风机的纵摇运动具有显著的控制作用,为ARID控制系统在具有倒立摆运动规律的工程结构中的应用奠定理论基础。 展开更多

关键词 固定式海洋风机 主动转动惯量驱动系统(ARID) 纵摇 振动控制 倒立摆结构 振动台试验

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海上平台导管架腿柱结构强度和稳定性分析

5

作者 李清明 陈第一 +3 位作者 祁雷 李宁 孙兆恒 刘子梁 《中国海洋平台》 2024年第3期46-51,共6页

根据南海北部大陆西区气田的分布情况,为更经济和绿色地增加气田的产量,需要新增立管连接2个气田平台。以支撑平台导管架的腿柱结构为研究对象,采用7套复合材料背负式管卡安装立管,并考虑腿柱实际受载工况,分析当管卡在不同位置时导管... 根据南海北部大陆西区气田的分布情况,为更经济和绿色地增加气田的产量,需要新增立管连接2个气田平台。以支撑平台导管架的腿柱结构为研究对象,采用7套复合材料背负式管卡安装立管,并考虑腿柱实际受载工况,分析当管卡在不同位置时导管架腿柱结构强度和屈曲稳定性。借助所构建的SACS计算模型,验证在水深88 m下,采用7套复合材料背负式管卡时,海洋平台导管架腿柱结构的安全性和可靠性,为在相同工作环境下平台腿柱结构的设计提供参考。 展开更多

关键词 导管架 腿柱结构 复合材料 背负式管卡 强度 稳定性

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可移动自升式井口平台的桩靴疲劳寿命分析

6

作者 李行 陈第一 +5 位作者 周崇尧 蒋颐 唐霖 严晓扬 李镜 屈衍 《应用科技》 CAS 2024年第3期29-35,共7页

针对可移动自升式井口平台(WZ12-8E WHPA)中桩靴的结构型式,考虑了波浪、洋流、土壤特性和腐蚀等综合环境,计算和预测其在8个不同浪向海况下的结构应力和疲劳寿命。首先采用Longuet-Higgins模型将随机波谱转化为规则波谱,并借助SACS软... 针对可移动自升式井口平台(WZ12-8E WHPA)中桩靴的结构型式,考虑了波浪、洋流、土壤特性和腐蚀等综合环境,计算和预测其在8个不同浪向海况下的结构应力和疲劳寿命。首先采用Longuet-Higgins模型将随机波谱转化为规则波谱,并借助SACS软件展开整体分析,获得桩腿截断处的剪力、弯矩和轴向力传递函数。之后借助ABAQUS对桩靴模型开展局部详细受力分析。以计算应力结果为循环幅值,以年统计波数为循环次数,采用Miner累计损伤准则进行损伤评估,最终获得桩靴的疲劳寿命。并对比了美国船级社和挪威船级社两种规范中的S-N曲线对评估其疲劳寿命的差异,为评估和预测桩靴的疲劳寿命提供可借鉴的计算方法。 展开更多

关键词 桩靴 随机波谱 损伤准则 疲劳寿命 S-N曲线 循环幅值 不同浪向 结构应力

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可移动自升式井口平台的立管强度和疲劳寿命分析

7

作者 李行 邹科 +5 位作者 陈第一 周崇尧 屈衍 严晓扬 唐霖 李镜 《船海工程》 北大核心 2024年第2期115-120,共6页

针对自升式海上平台中两种结构形式的WZ12-8E/W立管,考虑波浪、洋流、土壤特性、附着海生物、温度和腐蚀等综合环境,计算和分析不同设计水位工况下,两种立管在平台移动下的结构强度,并校核是否发生涡激振动,以及预测交变载荷作用下的疲... 针对自升式海上平台中两种结构形式的WZ12-8E/W立管,考虑波浪、洋流、土壤特性、附着海生物、温度和腐蚀等综合环境,计算和分析不同设计水位工况下,两种立管在平台移动下的结构强度,并校核是否发生涡激振动,以及预测交变载荷作用下的疲劳寿命。借助ORCAFLEX有限元软件,计算两种立管在多种海况下的动态响应,并把弯矩和张力转化为应力值。利用S-N曲线、雨流计数法和Miner累积损伤准则预测其疲劳寿命,并分别累计0°、45°和90°每个方向下37个工况的疲劳损伤。计算发现两种立管在作业和极端工况下,不会发生涡激振动,强度满足设计要求;但发现疲劳损伤较大且不满足设计寿命要求的结构区域,并提出增加疲劳寿命的改进方法。 展开更多

关键词 平台立管 动态响应 结构强度 涡激振动 疲劳寿命

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拖挂载荷下复合材料水下防护结构损伤分析

8

作者 石锦坤 郑仁杰 +3 位作者 刘晓彬 陈第一 屈衍 王召 《船海工程》 北大核心 2024年第5期38-43,共6页

通过对水下防护结构的材料开展海水劣化和材性试验,证明玻璃纤维和乙烯基酯树脂组成的复合材料在海水浸泡后仍具有很高的强度。根据海底管道终端的功能需求对水下防护罩展开结构设计和铺层设计。并基于Larc05损伤准则,借助ABAQUS对所设... 通过对水下防护结构的材料开展海水劣化和材性试验,证明玻璃纤维和乙烯基酯树脂组成的复合材料在海水浸泡后仍具有很高的强度。根据海底管道终端的功能需求对水下防护罩展开结构设计和铺层设计。并基于Larc05损伤准则,借助ABAQUS对所设计的水下防护罩展开拖挂载荷下的损伤分析和研究。分别对有无帽型加强筋的两种防护罩上的4个不同拖挂位置进行加载、计算和分析,发现结构最容易发生的是基体损伤。无帽型加强筋的防护罩在位置3和4相对位置1和2更容易出现损伤。有帽型加强筋的防护罩相对无帽型防护罩,在位置2处的承载力下降了29.6%,发生纤维断裂损伤,剩余位置处承载力都有所提升。 展开更多

关键词 水下防护结构 玻璃纤维复合材料 结构设计 Larc05准则 损伤预测

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深海采矿动态数字孪生系统开发 被引量：5

9

作者 罗岚 周崇尧 +3 位作者 胡琼 杨杰 邹科 屈衍 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期197-203,共7页

数字孪生技术是近年发展起来的工业数字化技术,本文针对深海采矿系统介绍了动态数字孪生系统的构建过程。深海采矿系统结构复杂、操作难度大、环境极端、过程可视化困难。建立深海采矿动态数字孪生系统,对采矿过程进行全生命周期进行可... 数字孪生技术是近年发展起来的工业数字化技术,本文针对深海采矿系统介绍了动态数字孪生系统的构建过程。深海采矿系统结构复杂、操作难度大、环境极端、过程可视化困难。建立深海采矿动态数字孪生系统,对采矿过程进行全生命周期进行可视化监测与数据管理,实现交互控制。本文针对深海采矿系统物理实体建立了高精度、多尺度数字模型,实现了采矿系统物理空间与数字空间状态信息映射,通过物理空间状态信息驱动数字模型实时更新状态,对物理实体动态行为进行精准映射。对该系统的应用框架、关键技术、开发流程以及运行流程进行了说明,阐述了基于状态诊断的深海采矿动态数字孪生系统开发过程。本研究在深海采矿作业中具有重要意义。 展开更多

关键词 动态数字孪生 深海采矿 数字化 监测系统 输送系统 集矿机

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高分子薄膜的三维显微表征

10

作者 何炳恩 邵盛培 +6 位作者 梁霄 陈家董 殷盼超 毛雁 吴明星 龚湘君 张广照 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期778-788,共11页

高分子薄膜通常具有结晶、相分离等微尺度结构,同时在制备和加工过程中也会形成表面缺陷、气泡等不均匀结构,这些都会严重影响其性能。然而,表征这些结构目前还没有很好的方法。本文探究了数字全息显微镜(Digital Holographic Microscop... 高分子薄膜通常具有结晶、相分离等微尺度结构,同时在制备和加工过程中也会形成表面缺陷、气泡等不均匀结构,这些都会严重影响其性能。然而,表征这些结构目前还没有很好的方法。本文探究了数字全息显微镜(Digital Holographic Microscopy,DHM)这一原位、无损、高精度的光学三维显微技术在高分子薄膜表面及内部结构、缺陷表征中的应用。利用自建的DHM和三维连续定位算法对100 nm聚苯乙烯纳米颗粒在液相薄层中的分布、晶圆涂覆聚氨酯后表面的形貌、聚甲基丙烯酸酯薄膜与水的相分离过程、聚乙二醇薄膜干燥过程中的边缘结晶、聚乙烯醇薄膜内的微纳气泡进行了表征,证明DHM具有很高的成像分辨率,能够对高分子薄膜的表面和内部同时实现高精度的原位三维缺陷监测与结构表征,具有独特的优势和应用前景。 展开更多

关键词 高分子薄膜 数字全息 三维成像

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聚酯缆在“深海一号”半潜式生产平台的应用技术 被引量：2

11

作者 尹彦坤 周声结 +1 位作者 李清明 屈衍 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2022年第S01期592-596,608,共6页

深水聚酯缆系泊系统在深水油气开发项目中应用已有近30多年历史,国内仍无应用经验,其研究仍处于起步阶段。在南海陵水17-2深水大气田开发项目中,“深海1号”半潜式生产平台首次成功应用了聚酯缆系泊系统。文章介绍了聚酯缆系泊系统首次... 深水聚酯缆系泊系统在深水油气开发项目中应用已有近30多年历史,国内仍无应用经验,其研究仍处于起步阶段。在南海陵水17-2深水大气田开发项目中,“深海1号”半潜式生产平台首次成功应用了聚酯缆系泊系统。文章介绍了聚酯缆系泊系统首次在国内深水半潜式平台项目中应用的设计、测试过程中的关键技术。聚酯缆系统在深水油气工程、浮式风电等领域的应用对其他项目具有借鉴意义,同时也为聚酯缆系泊系统国产化制造提供参考。 展开更多

关键词 深水油气田 半潜式生产平台 聚酯缆 系泊系统 动态刚度

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新型北极冰区半潜式钻井平台及其系泊定位能力分析

12

作者 屈衍 尹昊阳 +2 位作者 闯振菊 刘大辉 季顺迎 《中国海洋平台》 2022年第4期60-65,98,共7页

为降低北极海上油气勘探开发成本,迫切需要适合北极作业的海洋工程装备。针对这一问题提出一种可以用于北极海上钻井作业的新型半潜式钻井平台概念。该平台采用6立柱双浮筒形式,平台立柱上部设计为倾斜形式以降低作用在平台上的冰载荷... 为降低北极海上油气勘探开发成本,迫切需要适合北极作业的海洋工程装备。针对这一问题提出一种可以用于北极海上钻井作业的新型半潜式钻井平台概念。该平台采用6立柱双浮筒形式,平台立柱上部设计为倾斜形式以降低作用在平台上的冰载荷。为保证破碎后的海冰不影响钻井作业,平台设计立管防护装置和锚链防冰装置。分别对平台设计条件、主尺度、系泊系统设计情况进行介绍,并采用商业分析软件对平台在夏季和有冰季节的系泊定位能力进行分析。分析结果表明:该半潜式钻井平台可在北极夏季开阔水域和冬季海面结冰情况下进行钻井作业;平台可在1.0 m厚的海冰作用下保持作业能力,在1.5 m厚的海冰作用下保持自存能力;平台系泊定位能力满足北极钻井作业的要求。 展开更多

关键词 半潜式钻井平台 北极冰区 系泊能力 立管防护 冰载荷

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极地半潜式钻井平台系泊系统设计 被引量：1

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作者 李晓东 屈衍 +2 位作者 刘大辉 张大刚 滕瑶 《中国海洋平台》 2022年第5期76-81,共6页

针对1艘设计用于极地海域作业的半潜式钻井平台开展系泊系统设计工作。对平台的系泊定位能力进行分析与校核。系泊设计的水深范围为100~500 m,环境条件筛选一年一遇海况作为作业工况设计海况,百年一遇海况作为自存工况设计海况。为验证... 针对1艘设计用于极地海域作业的半潜式钻井平台开展系泊系统设计工作。对平台的系泊定位能力进行分析与校核。系泊设计的水深范围为100~500 m,环境条件筛选一年一遇海况作为作业工况设计海况,百年一遇海况作为自存工况设计海况。为验证平台在夏季无冰海况和弱冰情季节有冰条件下的平台系泊定位性能,选取风、浪、流载荷作为非冰期的主要环境载荷,选取风、流、冰载荷作为初、末冰期的主要环境载荷。计算结果表明,如不考虑冰山等恶劣情况,选用常规锚链作为系泊系统可满足平台在极地海域的夏季和弱冰期的作业需求。 展开更多

关键词 极地海域 半潜式钻井平台 系泊系统设计

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桩靴插拔对集成式基盘基础和地基的影响分析

14

作者 杨光 吴飞 +2 位作者 王超 李淑一 申志超 《应用科技》 2025年第1期8-13,共6页

鉴于渤海辽东湾地区的油藏特性,对渤海油田的某自升式钻井平台中集成式水下基盘基础和地基展开分析。为解决平台插桩对基坑以及水下基盘稳定性影响过大的问题,设计了集成式水下基盘基础的结构形式和基坑的相关尺寸。借助ABAQUS软件中大... 鉴于渤海辽东湾地区的油藏特性,对渤海油田的某自升式钻井平台中集成式水下基盘基础和地基展开分析。为解决平台插桩对基坑以及水下基盘稳定性影响过大的问题,设计了集成式水下基盘基础的结构形式和基坑的相关尺寸。借助ABAQUS软件中大变形有限元方法模拟桩靴的贯入过程,研究其对集成式水下基盘基础的影响。分析随着桩靴贯入深度的增加地基的贯入阻力的变化,并预测了2种尺寸的水下基盘在桩靴贯入过程中的抗滑力。之后计算了不同的桩靴插拔深度对2种尺寸的水下基盘位移的影响。通过水动力的计算分析,对基坑折减效应展开评估。最后对基坑的稳定性展开分析,发现桩靴在贯入过程中比拔出过程稳定性高。桩靴插拔过程中最危险工况为贯入4.5 m时,其临近边坡的安全系数为1.07,有一定的边坡滑动的风险。建议在桩靴贯入4.5 m时可以适当减慢沉贯速率,减小边坡滑动风险。 展开更多

关键词 桩靴插拔 水下基盘 地基 贯入阻力 水动力 稳定性

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基于CBS方法和ANCF的钝体—柔性尾板流固耦合数值分析方法

15

作者 张橙 柯帅 +2 位作者 屈衍 滕云飞 程亮 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期225-237,共13页

以刚性钝体—柔性尾板为研究对象,提出了准确考虑刚柔多体结构复杂运动与变形的流固耦合数值分析方法。基于任意拉格朗日-欧拉方法,采用特征基分裂的有限元方法求解流体控制方程;基于绝对节点坐标法精确模拟柔性尾板的复杂大变形特征;... 以刚性钝体—柔性尾板为研究对象,提出了准确考虑刚柔多体结构复杂运动与变形的流固耦合数值分析方法。基于任意拉格朗日-欧拉方法,采用特征基分裂的有限元方法求解流体控制方程;基于绝对节点坐标法精确模拟柔性尾板的复杂大变形特征;利用顺序流固耦合方法实现流体与结构的关联求解,同时利用径向基函数插值方法确保网格更新的质量。在固定方柱-柔性尾板和弹性支撑圆柱-柔性尾板算例中验证了数值模型的可靠性。将模型应用于弹性支撑圆角方柱-柔性尾板的流致振动二维数值模拟,探究流固耦合现象与规律。 展开更多

关键词 钝体-柔性尾板 流固耦合 数值模拟 特征基分裂 绝对节点坐标法

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多风机尾流混合模型的试验和数值研究

16

作者 林超暖 杨知为 +1 位作者 袁煜明 周斌珍 《中国造船》 CSCD 北大核心 2024年第6期227-234,共8页

为了快速和准确预测多风机的尾流和功率,在现有混合尾流模型CFD(ALM)-IDWM的基础上,将切向速度预测方法中的线性插值改进为多项式插值,并在上游风机的远场尾流域增加重叠的CFD计算域,用来计算下游风机的气动性能,形成了预报多风机尾流的... 为了快速和准确预测多风机的尾流和功率,在现有混合尾流模型CFD(ALM)-IDWM的基础上,将切向速度预测方法中的线性插值改进为多项式插值,并在上游风机的远场尾流域增加重叠的CFD计算域,用来计算下游风机的气动性能,形成了预报多风机尾流的CFD(ALM)-IDWM数值模型。在风洞中进行了串列式风机模型试验,以验证CFD(ALM)动力性能模型。并通过与CFD(ALM)模型的对比,验证了CFD(ALM)-IDWM混合模型的精度。计算结果表明,该混合模型可准确预测尾流区的涡流和尾流等特性,以及下游风机的平均推力和扭矩。在与全流场CFD计算域设置相同的情况下,混合尾流模型的计算效率提高了40%。计算结果显示:串列式布置使风机组之间的气动干扰增强,从而影响整体性能。 展开更多

关键词 多风机尾流 风洞模型试验 混合尾流模型 风机空气动力学

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不同排列方式下双方柱绕流的同步现象及相位特征研究

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作者 张洪操 张橙 +2 位作者 唐国强 吕林 任珵娇 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2023年第5期692-702,共11页

该文采用二维直接数值模拟方法研究了雷诺数Re=100时,双方柱系统在不同形心间距比(P~*=1.5~5,其中P~*=P/D,P为方柱形心间距,D为方柱边长)和来流攻角(α=0°~90°)条件下的流动同步特性。研究首先基于频谱分析与相位动力学分析... 该文采用二维直接数值模拟方法研究了雷诺数Re=100时,双方柱系统在不同形心间距比(P~*=1.5~5,其中P~*=P/D,P为方柱形心间距,D为方柱边长)和来流攻角(α=0°~90°)条件下的流动同步特性。研究首先基于频谱分析与相位动力学分析了升力系数特征,据此划分双方柱流动的同步模态,并对其尾流场演化特征进行了探讨。随后重点研究了P~*和α参数对同步模态和相位特征的影响规律。研究发现双方柱绕流存在1/1同步、p/p同步(p为大于1的正整数)、p/q同步(q为不等于p的正整数)、准周期和非同步流动模态,其对应的相位特征分别为相位锁定、相位捕获、相位漂移、相位漂移和滑移以及其他状态。结果显示:在α≤35°的区域,流动以1/1同步为主;在α>35°的区域,P~*>2.5时,流动以准周期为主,P~*≤2.5时,流动以非同步为主。 展开更多

关键词 同步现象 双方柱 直接数值模拟 相位动力学

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